DISEÑO DE UNA MÁQUINA PLEGABLE DE HOJA DE MODO DE FUNCIONAMIENTO DUAL

  Se diseñó una plegadora de hojas que se puede operar a través de la hidráulica mediante dos cilindros hidráulicos o manualmente (con los cilindros desconectados).La necesidad de diseño emanó del sistema nacional de redes eléctricas que recientemente ha visto a industriales y hogares en Zimbabwe experimentar grandes cortes de energía.La máquina les permite a los fabricantes programar trabajos más pesados ​​durante los periodos en los que el suministro de energía está activo y trabajos más ligeros durante los períodos de corte de energía, por lo tanto, ejecutan sus talleres a lo largo de los turnos de producción diaria.Los dos cilindros hidráulicos se pueden desacoplar de la viga plegable de la máquina para que la operación manual se pueda realizar a través de un sistema de palanca de sujeción manual.La fuerza de plegado a plena capacidad es de 294.6 KN (29.46 Ton), longitud de curvatura total de 1.8 my altura de trabajo de 1 m.La fuerza de plegado disminuye significativamente en el modo de operación manual a 500 N, teniendo en cuenta que, en promedio, una operación puede ejercer esa fuerza manualmente.  Se utilizó una versión para estudiantes de Simulation X 3.5 para simular el funcionamiento hidráulico de la máquina.

  INTRODUCCIÓN Cuentas de plegado y doblado de chapa metálica para la producción de una amplia gama de bienes de consumo duraderos.La demanda de productos que comprendan por completo o al menos parcialmente piezas de chapa metálica dobladas seguirá siendo alta.Los productos típicos hechos de plegado de chapa incluyen cajas, cajas eléctricas, cubiertas para aparatos eléctricos y electrónicos, bandejas, tapas, canales, conductos de aire y chimeneas.El pape articulará el diseño de los componentes de la máquina plegadora que comprende la viga plegable, la viga de sujeción, el sistema hidráulico, la selección de una bomba para alimentar el sistema hidráulico, el diseño de las conexiones de los cilindros hidráulicos de modo que puedan ser fácilmentedesconectado del modo hidráulico al modo manual.Actualmente, la mayoría de las plegadoras de chapa metálica disponibles se operan manualmente, mientras que existen pocas de accionamiento hidráulico.El funcionamiento de las plegadoras hidráulicas se ve muy afectado por los cortes de corriente, por lo tanto, la necesidad de una máquina que funcione tanto en modo hidráulico como manual.El diseño de una máquina de modo de operación dual brinda a los fabricantes más flexibilidad en recursos limitados en comparación con la compra de dos máquinas con diferentes modos de operación para que la otra pueda dejarse de lado cuando no hay suministro de energía.Para resolver este problema, este artículo se centra en el diseño de plegadora de chapa de doble modo que tiene la capacidad de desconectarse del modo hidráulico al modo manual en el menor tiempo posible.Con el crecimiento de las pequeñas y medianas empresas (PYME) en todo el mundo, la plegadora se puede utilizar para producir una amplia gama de productos en pequeñas fábricas para el mercado local y en mercados extranjeros con bajo consumo de energía ya que los operadores pueden optar por cambiar ael modo manual incluso durante los períodos en que hay suministro de energía.

 CLASIFICACIÓN DE PROCESOS DE CURVADO METÁLICO DE HOJA

  Hay varias operaciones de procesamiento de chapa, por ejemplo, corte y plegado por láser, punzonado, embutición y redibujado, plegado, conformado incremental, cizallado y embutición, conformado por estiramiento, hidroformado de caucho, hilado y conformación explosiva (Groover, 2010).Doblar a lo largo de una línea recta es el más común de todos los procesos de formación de hoja;se puede hacer de varias maneras, como formando a lo largo de la curva completa de un troquel, o limpiando, doblando o rebordeando en máquinas especiales, o deslizando la hoja sobre un radio en un troquel (Marciniak, 2002).Los términos plegado y doblado se usan libremente en la industria de la chapa y son intercambiables en el lenguaje común, para ser precisos, el término "plegado" se refiere a esquinas agudas con un radio mínimo de curvatura y el término "flexión" se refiere a deflexiones deradios de esquina grandes.Plegar y doblar implica la deformación del material a lo largo de una línea recta en dos dimensiones solamente (Timings, 2008).

 Doblado por Press Brakes

  Doblar es un proceso de formación de metal en el que se aplica una fuerza a una pieza de chapa metálica que hace que se doble hacia un ángulo y forme la forma deseada (Manar, 2013).El proceso generalmente se realiza en una máquina llamada plegadora que se puede operar de forma manual o automática.Para doblar chapa metálica, una herramienta inferior (matriz) se monta en una viga estacionaria inferior (plataforma) y una herramienta superior (perforación) se monta en una viga superior móvil (ram) (Simons, 2006).La configuración opuesta también es posible.El doblado produce una forma de V, una forma de U o una forma de canal a lo largo de un eje recto en materiales dúctiles, más comúnmente en chapa metálica.Los equipos comúnmente utilizados incluyen frenos de caja y de bandeja, prensas de freno y otras prensas de máquina especializadas.Una prensa plegadora típica se ilustra en la Figura 1.

  El doblado en V se puede usar de dos formas diferentes: para "flexión de aire" o para "tocar fondo".En la flexión de aire, el golpe se detiene a cierta distancia por encima del fondo.El juego de matrices se puede usar para doblar en cualquier ángulo mayor de 85 °.La matriz de fondo dobla la chapa en un ángulo de la matriz, que puede ser de 90 ° o cualquier otro ángulo.Ambos tipos de plegado en V permiten un exceso de flexión, lo que significa que se pueden producir las curvas por debajo de 90 °.La Figura 2 muestra conjuntos de matrices con flexión en V.

Plegadoras de chapa

  El proceso de doblado de chapa se realiza en una máquina plegadora de chapa.La máquina consiste en una viga de sujeción que sujeta el trabajo de la chapa y una viga plegable que realiza la operación de plegado.La viga de sujeción consiste en una cuchilla de sujeción desmontable y la viga plegable de un segmento duro y extraíble, esto permite reemplazar los segmentos dañados.Otra característica de la plegadora es un calibre trasero que permite la mayor repetibilidad del trabajo.Existen dos tipos de plegadoras de chapa metálica, una hidráulica y otra que funciona manualmente.Sin embargo, las plegadoras manuales tienen algunas desventajas en el sentido de que no conducen a mayores tasas de producción, calidad o repetibilidad;sin embargo, son adecuados para bajas cargas de trabajo de programación lenta.Las plegadoras de chapa de accionamiento hidráulico contrarrestan las desventajas de las plegadoras de chapa de accionamiento manual, pero tienen la limitación de que se ven afectadas por los cortes de energía.Por lo tanto, el diseño en una máquina plegable que opera tanto en modo hidráulico como manual minimizará el impacto de los cortes de energía en la tasa de producción y al mismo tiempo mejorará el trabajo de calidad mediante la programación de cargas de trabajo livianas durante los períodos de cortes de energía y programación de otrosexigentes cargas de trabajo durante los períodos en que la electricidad está disponible.Sistema de potencia hidráulica Las máquinas de trabajo de chapa se pueden clasificar según el suministro de energía.Se pueden identificar cinco categorías de la siguiente manera;Mecánico: donde la fuerza de trabajo es suministrada por algún medio mecánico, como una leva o palanca.Hidráulico: estos utilizan la presión del agua u otros medios fluidos.Steam: usan vapor presurizado.Electromagnético: utiliza la fuerza electromagnética.Se eligió el sistema de potencia hidráulica para la máquina plegadora debido a las siguientes ventajas sobre otros métodos de transmisión de potencia (Dawei, 2008):

• Diseño más simple: en la mayoría de los casos, algunos componentes prediseñados reemplazarán los complicados enlaces mecánicos.

• Flexibilidad: los componentes hidráulicos se pueden ubicar con una flexibilidad considerable.Las tuberías y las mangueras en lugar de los elementos mecánicos prácticamente eliminan los problemas de ubicación.

• Suavidad: los sistemas hidráulicos tienen un funcionamiento suave y silencioso.La vibración se mantiene al mínimo.

• Control: el control de una amplia gama de velocidades y fuerzas es fácilmente posible.• Costo: una alta eficiencia con una pérdida mínima de fricción mantiene el costo de una transmisión de potencia al mínimo.

• Protección de sobrecarga: las válvulas automáticas protegen el sistema contra una falla por sobrecarga.La principal desventaja de un sistema hidráulico es mantener las piezas de precisión cuando están expuestas a climas malos y atmósferas sucias, por lo tanto, es muy importante la protección contra el óxido, la corrosión, la suciedad, el deterioro del aceite y otras condiciones ambientales adversas.La eliminación del fluido hidráulico también es una amenaza para el medio ambiente.

DISEÑO DE LOS COMPONENTES DE LA MÁQUINA PLEGABLE

  Los cálculos de diseño detallados para dimensionar los componentes de la máquina plegadora se llevan a cabo en esta sección.Las condiciones iniciales para basar el diseño se muestran en la Tabla 1.

Fuerza plegable máxima

  La fuerza requerida para realizar el plegado depende de la resistencia, el grosor y la longitud de la chapa metálica (Groover, 2010).El maximo

Diseño de viga de sujeción

  La viga de sujeción ejerce una fuerza que mantiene baja la chapa en la cama plegable.La fuerza de sujeción al realizar la operación de plegado es del 50% de la fuerza de plegado requerida ya que se aplica a través de los dos extremos de la máquina.Por lo tanto, la fuerza de sujeción viene dada por:

Fuerza de sujeción = 0.5 x fuerza de plegado

Fuerza de sujeción = 0.5 x 294.6 kN

Fuerza de sujeción = 147.3 kN

  La viga de sujeción está diseñada de tal manera que está soldada a las placas laterales que están conectadas a un mecanismo de sujeción como se muestra en la Figura 3.

  Los mecanismos de sujeción están ubicados a ambos lados de la viga de sujeción, pero la perilla de sujeción solo está ubicada en un extremo.Los tornillos de ajuste en el mecanismo de sujeción deben resistir la fuerza de sujeción a la que están expuestos.El funcionamiento del mecanismo de sujeción se ilustra en la Figura 4.

  La carga se comparte por igual a ambos lados del mecanismo de sujeción, por lo tanto, es igual a la mitad de la fuerza de sujeción que es 73.65 kN.Se deben usar niveles de estrés permisibles al 75% de la resistencia a la prueba en los pernos del mecanismo de sujeción.El material seleccionado para el mecanismo de sujeción de acuerdo con la Sociedad de Ingenieros Automotrices (SAE), es de grado 4 sin marcas en la cabeza y resistencia a la prueba de 65 ksi.

  Entonces, el estrés permisible es:

a = 0.75 x resistencia a la prueba ... (2)

a = 0.75 x 65000 psi

a = 48759

  psi La fuerza en cada lado del mecanismo de sujeción es 73.65 kN = 16.55

  klb Por lo tanto, el área de tensión requerida a la que debería actuar la fuerza es:

a t Cargar A   ... (3)

2 48750/16550 lb en lb en 2

En   0.339 en

  El área de tensión de tracción de 0.339 in2 requiere un diámetro de 7/8 pulgadas, que es equivalente a 22.22 mm.Por lo tanto, el diámetro de la columna del mecanismo de sujeción debe ser de 22.22 mm con una rosca de 9 hilos por pulgada.

  Diseño de la viga plegable

  La Figura 5 muestra la vista frontal de la viga plegable

  La viga se apoya en sus dos extremos y la otra fuerza (incluido su peso) que actúa sobre la viga es la fuerza de plegado máxima requerida de 294,6 kN que actúa de manera uniforme a lo largo de la longitud de la viga.La Figura 6 representa la carga en la viga.

  Fuerza total que actúa sobre el haz = (294.6 + 58.135t) kN

  Tomando momentos y resolviendo fuerzas en puntos determinados a lo largo del rayo de plegado y factorizando un factor de seguridad de n = 3, y un esfuerzo permisible de 350 MPa, t tiene el siguiente valor;

  t = 0.015 o t = -0.015

  Por lo tanto, el grosor de la viga plegable es de 15 mm.